За нашим видом могут шпионить крошечные роботизированные зонды, а мы этого даже не замечаем.
Зонд фон Неймана — это космический аппарат, предназначенный для исследования других планетных систем и передачи собранной информации в исходную систему. Кроме того, это также машина, разработанная для добычи определенных ресурсов и использования их для самовоспроизводства и, таким образом, расширения территории исследования.
Этот зонд назван в честь американского математика и физика венгерского происхождения Джона фон Неймана, который тщательно изучал концепцию самовоспроизводящихся машин, которые он назвал универсальными ассемблерами.
Хотя сам физик никогда не применял свою теорию к космическим аппаратам, другие ученые это сделали. И с недавним появлением Оумуамуа, который многие дружного окрестили потенциальным межзвездным зондом, эта концепция набрала обороты, что имеет масштабные последствия для поиска внеземного разума (SETI) и техносигнатур.
Этими разработками воспользовался Грегори Л. Мэтлофф, адъюнкт-профессор Нью-Йоркского технологического колледжа (NYCCT), опубликовавший статью, в которой подробно рассматриваются причины и технические проблемы, связанные с использованием маршрута самовоспроизводящихся зондов. В частности - почему продвинутый вид решил исследовать галактику с их помощью, возможные методы межзвездных путешествий, стратегии исследования и где эти зонды могут быть найдены в нашей Солнечной системе.
Статья называется «Зонды фон Неймана: обоснование, движение, время межзвездного переноса», она доступна онлайн в Международном журнале астробиологии Кембриджского университета.
Мэтлофф, помимо прочего, является членом Британского межпланетного общества (BIS), членом Международной академии астронавтики (IAA) и консультантом Центра космических полетов Маршалла НАСА.
Способы передвижения
Как говорится, важно не попасть куда-то первым, а вообще знать, как туда добраться. И в случае межзвездных зондов для этого, очевидно, необходим надлежащий способ передвижения.
В связи с этим Мэтлофф рассматривает неэнергетические гравитационные системы, при которых космические корабли используют гравитационную силу планет-гигантов для достижения более высоких скоростей. На сегодняшний день с Земли было запущено пять космических зондов, которые использовали гравитационное маневрирование для достижения скорости покидания Солнечной системы. К ним относятся «Пионер» 10/11, «Вояджер» 1/2 и миссия New Horizons. Самый быстрый из этих аппаратов («Вояджер» 1) достигнет звездной системы Альфа Центавра примерно через 70 000 лет, исходя из его текущей скорости.
Гравитационные маневры, также известные как «маневр Оберта», использует космический корабля, выполняющий маневр, находясь глубоко в гравитационном колодце массивной планеты. По словам Мэтлоффа, такой маневр может позволить космическому кораблю развить скорость, вдвое превышающую скорость «Вояджера-1» (41 км / с), и совершить путешествие к Альфе Центавра примерно за 30 570 лет.
В соответствии с концепциями ядерного синтеза и деления — используя исследования НАСА в качестве примера — профессор Мэтлофф приходит к выводу, что ядерно-электрический космический корабль может пролететь расстояние в один световой год за 1 500 лет, в то время как обычный космический корабль способен сделать то же самое за 3000 лет. Это эквивалентно времени полета в одну сторону к Альфе Центавра, 6550 и 13100 лет соответственно.
С другой стороны, по его оценкам, использование космических парусов могут привести, в зависимости от различных факторов, таких как материал паруса и то, является ли зонд «наноразмерным», релятивистских скоростей — то есть доли скорости света — и совершать полет за 1000 лет.
Исследование Мэтлоффа не дает оценок использования антиматерии, поскольку данная технология еще не осуществима. Согласно докладу, подготовленному ученым НАСА Робертом Фрисби для 39-й совместной конференции и выставки AIAA/ASME/SAE/ASEE (2003), двухступенчатая ракета с двигателем на антивеществе может достичь Альфы Центавра примерно через 40 лет. Тем не менее, Фрисби считает, что космическому кораблю потребуется более 815 000 тонн топлива-антивещества.
Концепции сверхсветовой скорости (FTL, Faster than Light) не рассматриваются по той же причине; то есть технология не поддается проверке и, возможно, никогда не будет осуществлена.
Причины
Зная, что возможность запуска этих зондов - сверх необходимого времени – в принципе, вероятна, остается вопрос о причинах.
С точки зрения логики, Мэтлофф исследует множество возможностей, зачем инопланетная цивилизация запускает флот зондов фон Неймана. Теоретики исследовали возможность потенциального вымирания и наследия, когда развитая цивилизация, столкнувшаяся с неизбежной гибелью, будет посылать зонды для передачи сообщений. Это могут быть рассказы об их достижениях («Посмотрите на наши работы и впечатлитесь!»), инструкции о том, как избежать той же участи («Еще не поздно!») или просто объявления об их существовании («Вот кем мы были! Помните нас!»).
Существует также вероятность того, что зонды принимают форму «дружелюбных мародеров», наблюдающих за планетой Земля на расстоянии. Эти зонды могли быть отправлены из соседней звездной системы, когда она проходила близко к нашей. Вариант этого, «злые мародеры», предполагает, что инопланетяне могут отправить вооруженные зонды (также известные как «зонды-берсерки»), чтобы исследовать Землю как потенциальную угрозу и уничтожить ее.
Также было высказано предположение, что некоторые из этих зондов могут находиться, например, на Луне, астероидах-троянцах и коорбитальных объектах Земли, и будут целями в поисках внеземных артефактов (SETA). Примеры включают недавние исследования Джима Бенфорда, профессора Абрахама Леба и Константина Батыгина, которые показывают, что межзвездные объекты (ISO), такие как Оумуамуа или 2I / Борисов, регулярно попадают в нашу Солнечную систему.
Связанные с этим исследования показали, что изучение межзвездных объектов станет возможным в ближайшем будущем благодаря обсерватории Vera C. Rubin и таким проектам, как Breakthrough Listen и Project Galileo.
Наконец, еще одной веской причиной для полетов таких зондов может быть направленная панспермия, когда развитая цивилизация предпочла бы отказаться от отправки пилотируемых космических кораблей к далеким звездам, что может занять тысячи лет, и вместо этого послать космические корабли с «банками генов» или оплодотворенными яйцеклетками на борту.
«Зонд фон Неймана мог бы транспортировать оплодотворенные человеческие яйцеклетки для автоматического размножения и заселять планеты, вращающиеся вокруг близлежащих звезд, которые посетит зонд. Более развитая цивилизация могла бы заменить эмбрионы компьютерными аватарами человеческих «сущностей», — резюмирует Мэтлофф.
Где искать?
Мэтлофф отмечает, что земные астрономы вынуждены сосредоточиться на звездах, подобных нашему Солнцу, когда ищут доказательства существования других зондов фон Неймана. Возможно, это результат предвзятости по отношению к Солнцу, когда мы предполагаем, что звезды G-типа (желтые карлики) с большей вероятностью имеют обитаемые планеты, потому что это то, с чем мы знакомы. Следствием этого может быть то, что продвинутые внеземные цивилизации страдают той же предвзятостью и предпочитают отправлять свои зонды к звездам, подобным их собственным.
Однако недавние исследования экзопланет показали, что звезды М-типа (красные карлики) являются очень хорошими кандидатами для поиска «землеподобных» (каменистых) экзопланет, вращающихся в пределах обитаемой зоны. В частности, Мэтлофф подчеркивает, что недавние исследования показали, что эти планеты потенциально могут быть обитаемыми. Если продвинутый внеземной разум похож на нас и эволюционировал на каменистой планете — он вряд ли обойдет стороной эти звездные системы.
Помимо поиска на основе звездных классификаций, Мэтлофф также рассматривает различные предложения о том, где в нашей Солнечной системе можно найти «зонды фон Неймана». В связи с этим вновь поднимается вопрос о предлагаемых решениях парадокса Ферми и возможных последствиях для поиска инопланетного разума.
«Если человечество не является первой цивилизацией, совершившей космическое путешествие, или если мы не находимся под каким-то карантином — а-ля "тюрьмы" или "гипотезы зоопарка" — разумно задаться вопросом, где такие зонды могут быть найдены в Солнечной системе. Из-за динамических геофизических и метеорологических процессов космос может быть лучшим местом для поиска, чем поверхность Земли», — объясняет Мэтлофф.
Как упоминалось выше, наиболее вероятные места для этих самовоспроизводящихся объектов включают Луну, астероиды-троянцы и коорбитальные астероиды. Но сам Мэтлофф предполагает, что поиски будут иметь больше шансов на успех во внешней Солнечной системе. И одним из вероятных мест является пояс Койпера.
«Одним из преимуществ пояса Койпера для строительства зондов фон Неймана более позднего поколения является наличие ресурсов, в том числе легких материалов. И если инопланетяне хотят скрыть свою деятельность, местоположение за пределами Солнечной системы зонда или базы зондов имеет больше смысла. Я думаю, что пояс Койпера - лучшее место для начала поисков», - считает Мэтлофф.
- Чтобы не пропустить новые публикации канала, подписывайтесь на нашу страницу в Телеграм. Там мы публикуем всё самое необычное, таинственное и загадочное.